Устройство для приготовления пенокислоты


 


Владельцы патента RU 2564820:

Открытое акционерное общество "Татнефть" имени В.Д. Шашина (RU)

Изобретение относится к устройствам для смешения жидкостей и газов с получением пены и может быть использовано в нефтегазодобывающей промышленности для приготовления пены с целью пенокислотной обработки пласта. Устройство для приготовления пенокислоты содержит емкость со штуцером подвода жидкости с пенообразователем, штуцером подвода газа, штуцером подвода стабилизатора и штуцером отвода пены. Емкость выполнена в виде трубы, в которую концентрично установлен полый патрубок, причем полый патрубок с одной стороны жестко соединен с трубой, а с другой стороны полый патрубок герметично размещен в трубе. При этом внутренний диаметр трубы в два раза больше наружного диаметра полого патрубка. В полом патрубке выполнены отверстия диаметром 1,8 мм, расположенные в шахматном порядке на расстоянии 10 мм друг от друга, а на наружной поверхности полого патрубка в интервале его отверстий по винтовой поверхности выполнена диафрагма и установлены центраторы. Штуцер подвода жидкости установлен в трубу до отверстий полого патрубка, а штуцер подачи газа установлен с одного конца полого патрубка, штуцер выхода пены размещен на другом конце полого патрубка. Штуцер для подвода стабилизатора установлен в полый патрубок со стороны штуцера отвода пены на расстоянии не менее 1 м от отверстий и выполнен в виде трубки с косым срезом, высотой, равной внутреннему диаметру полого патрубка, и сориентированным в направлении потока пены. Техническим результатом является повышение качества и стабильности получаемой пены. 1 ил., 1 табл.

 

Изобретение относится к устройствам для смешения жидкостей и газов с получением пены и может быть использовано в нефтегазодобывающей промышленности для приготовления пены с целью пенокислотной обработки пласта.

Известно устройство для приготовления пены (Тарат Э.Я. и др. Пенный режим и пенные аппараты. Л., "Химия", 1977, с. 17), содержащее корпус со штуцерами подвода жидкости и газа и штуцерами отвода пенной жидкости и газа, а также решетку, расположенную горизонтально и разделяющую корпус на две части. Принцип действия устройства основан на пропускании газа через слой жидкости, при этом поток жидкости проходит над решеткой, а под решетку поступает поток газа, который проходит через отверстия в решетке и через слой газа, создавая пену.

Недостатками данного устройства являются:

- во-первых, ограниченные возможности пенообразования, вызванные конструктивными особенностями устройства. Размер отверстий в решетке, как и их количество, имеет предельное значение, ограниченное прочностными характеристиками материала решетки и ее размерами;

- во-вторых, низкая эффективность и качество пенообразования, так как скорость потока жидкости по решетке ограничена необходимостью создания достаточно тонкого непрерывного потока, а скорость и расход газа имеют предельные значения, препятствующие уносу жидкости через штуцер отвода газа.

Также известно диспергирующее устройство для смешивания газа в жидкости (патент RU №2327511, МПК B01F 5/06, опубл. 27.06.2008 г. в бюл. №18), включающее корпус с поперечными диафрагмами, трубопровод для подачи газа с соплом, расположенным непосредственно в корпусе, причем трубопровод перед соплом снабжен сеткой, выполненной в виде пакета вертикальных труб для равномерного распределения потока, а сопло выполнено в виде косого среза трубопровода, сориентированного по направлению потока жидкости, при этом поперечные диафрагмы расположены в отдельном дополнительном корпусе, установленном после сопла по направлению потока жидкости с возможностью продольного перемещения и фиксации относительно корпуса, при этом поперечные диафрагмы снабжены центральным щелевым отверстием, при этом каждое щелевое отверстие последующей диафрагмы смещено на незначительный угол по направлению часовой стрелки или против часовой стрелки.

Недостатками данного устройства являются:

- во-первых, сложность конструкции, обусловленная большим количеством узлов и деталей (сопло, снабженное сеткой и выполненное в виде пакета вертикальных труб, поперечные диафрагмы, снабженные центральными щелевыми отверстиями, смещенными на незначительный угол и т.д.);

во-вторых, низкая стабильность вырабатываемой устройством пены, обусловленная отсутствием в конструкции устройства элементов подвода стабилизатора пены;

- в-третьих, высокие гидравлические сопротивления, оказываемые поперечными диафрагмами жидкой среде, препятствуют получению пены с высокой кратностью.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является устройство для приготовления пены (патент RU №2137534, МПК B01F 3/04, опубл. 20.09.1999 г. в бюл. №26), содержащее емкость с днищем, в которой установлен приводной вал, причем на приводном валу жестко закреплено не менее одной лопасти, на кромке которой, обращенной в сторону, противоположную вращению, расположено не менее одного турбулизирующего винтообразного элемента, причем кромки лопасти и элементов, обращенные в направлении вращения, выполнены заточенными, при этом на валу установлено не менее двух лопастей, причем в случае размещения по длине вала более одной лопасти они размещены на разной высоте по продолжительности вала таким образом, что их проекции на дно емкости не совпадают, причем емкость дополнительно содержит не менее одного входного штуцера для подвода в емкость воздуха, воды, жидкости с пенообразователем и стабилизатора пены, емкость дополнительно содержит штуцер отвода пены, причем турбулизирующий элемент выполнен из твердого материала и ориентирован практически перпендикулярно валу.

Недостатками устройства являются:

- во-первых, сложность конструкции, обусловленная большим количеством узлов и деталей (приводной вал, емкость, лопасти с турбулизирующим винтообразным элементом и т.д.) и, как следствие, трудный монтаж и высокие затраты на изготовление;

- во-вторых, наличие энергетических затрат при приготовлении пены, связанных с необходимостью вращения приводного вала с помощью электродвигателя;

- в-третьих, высокие гидравлические сопротивления, оказываемые жидкой средой вращению приводного вала с лопастями, препятствуют получению пены с высокой кратностью, при этом образуется пена с максимальной кратностью, равной 3;

- в-четвертых, интенсивное перемешивание газа и жидкости в емкости происходит в интервале вращения лопастей, причем между лопастями возникают «мертвые зоны», где не происходит смешивание газа и жидкости, это приводит к низкой интенсифицикации перемешивания газа и жидкости в емкости и, как следствие, низкому качеству пены. Кроме того, стабилизатор пены вводится в емкость струей, что не обеспечивает полный охват стабилизатором пены по всему поперечному сечению емкости, в результате происходит снижение стабильности (устойчивости) получаемой пены, независимо от скорости вращения вала.

Технической задачей предложения является упрощение конструкции устройства, исключение энергетических затрат для приготовления пены с возможностью получения пены с высокой кратностью (до 5), а также повышение качества и стабильности получаемой пены.

Поставленная задача решается устройством для приготовления пенокислоты, содержащим емкость со штуцером подвода жидкости с пенообразователем, штуцером подвода газа, штуцером подвода стабилизатора, а также штуцером отвода пены.

Новым является то, что емкость выполнена в виде трубы, в которую концентрично установлен полый патрубок, причем полый патрубок с одной стороны жестко соединен с трубой, а с другой стороны полый патрубок герметично размещен в трубе, при этом внутренний диаметр трубы в два раза больше наружного диаметра полого патрубка, причем в полом патрубке выполнены отверстия диаметром 1,8 мм, расположенные в шахматном порядке на расстоянии 10 мм друг от друга, а на наружной поверхности полого патрубка в интервале его отверстий по винтовой поверхности выполнена диафрагма и установлены центраторы, штуцер подвода жидкости установлен в трубу до отверстий полого патрубка, а штуцер подачи газа установлен с одного конца полого патрубка, а штуцер выхода пены размещен на другом конце полого патрубка, причем штуцер для подвода стабилизатора установлен в полый патрубок со стороны штуцера отвода пены на расстоянии не менее 1 м от отверстий и выполнен в виде трубки с косым срезом, высотой, равной внутреннему диаметру полого патрубка, и сориентированным в направлении потока пены.

На чертеже изображено предлагаемое устройство для приготовления пенокислоты.

Устройство для приготовления пенокислоты содержит емкость, выполненную в виде трубы 1, в которую концентрично установлен полый патрубок 2, причем полый патрубок с одной стороны жестко соединен с трубой 1 посредством резьбового соединения 3, а с другой стороны полый патрубок герметично посредством уплотнительных колец 4 размещен в трубе 1.

Внутренний диаметр трубы 1 в два раза больше внутреннего диаметра полого патрубка 2 (D=2·d). Например, внутренний диаметр трубы 1: D=100 мм, а внутренний диаметр полого патрубка 2: d=50 мм.

В патрубке 2 выполнены отверстия 5 диаметром: do=1,8 мм, расположенные в шахматном порядке на расстоянии l=10 мм друг от друга.

На наружной поверхности полого патрубка 2 в интервале - L отверстий 5 по винтовой поверхности выполнена диафрагма 6 и установлены центраторы 7. Штуцер 8 подвода жидкости установлен в трубу 1 до отверстий 5 полого патрубка 2.

Штуцер 9 подачи газа установлен с одного конца полого патрубка 2, а с другого конца полого патрубка 2 размещен штуцер 10 отвода пены.

Штуцер 11 для подвода стабилизатора пены установлен в полый патрубок 2 со стороны штуцера 10 отвода пены на расстоянии не менее 1 м от отверстий 5 и выполнен в виде трубки с косым срезом 12, высотой h, равной внутреннему диаметру d полого патрубка 2 и сориентированным в направлении потока пены.

Устройство работает следующим образом.

Сначала определяют число отверстий 5 в полом патрубке 2 в зависимости от давления газа, под которым предполагается закачивать пенокислоту в скважину по формуле

N=(0,1·P)·(Q/0,122),

где N - число отверстий 5;

Q - количество воздуха, нагнетаемого в 50 мм полый патрубок, м3/сут;

0,122 - производительность одного отверстия, имеющего диаметр 1,8 мм, м3/сут;

Р - давление на штуцере 9 подвода газа, МПа.

Число отверстий 5, выполняемых в полом патрубке 2 при различных давлениях закачки газа, приведено в таблице.

Давление на штуцере 9 подвода газа, МПа
1 2 3 4 5 6 7 8 10
Число отверстий 5, N 9600 4800 3200 2400 1900 1600 1350 1200 1000

Например, давление закачки пенокислоты в скважину составляет 7 МПа. Тогда число отверстий 5 диаметром d0=1,8 мм, расположенных в шахматном порядке на расстоянии l=10 мм, составляет 1350 штук.

Затем собирают устройство, как показано на чертеже, и монтируют предлагаемое устройство на устье скважины следующим образом.

Устройство для приготовления пенокислоты имеет простую конструкцию, легко в монтаже и имеет низкие затраты на изготовление. Также конструкция предлагаемого устройства исключает энергетические затраты на приготовление пены, связанные с необходимостью вращения приводного вала с помощью электродвигателя.

Конструкция предлагаемого устройства исключает энергетические затраты на приготовление пены, связанные с необходимостью вращения приводного вала с помощью электродвигателя.

Через штуцер 8 подвода жидкости с пенообразователем, причем в качестве жидкости подают кислотный раствор (например, 15%-ный водный раствор соляной кислоты (НСl)), а в качестве пенообразователя - поверхностно-активное вещество, например МЛ-81Б, в количестве 1,0% масс. жидкости.

Подачу кислотного раствора с пенообразователем в предлагаемое устройство осуществляют, например, с помощью насосного агрегата марки ЦА-320 из емкости, не показано.

Препарат МЛ-81Б производится промышленностью по ТУ 2481-007-48482528-99 и представляет собой многокомпонентную смесь анионных и неионогенных синтетических поверхностно-активных веществ разного химического строения, взятых в строго определенном соотношении.

Подключают к штуцеру 9 для подачи газа, например, компрессор марки СД-9/101, который подает воздух.

Кислотный раствор с пенообразователем через штуцер 8 подвода жидкости с минимальным расходом насосного агрегата, например 2 л/с, подают в кольцевое пространство 11.

Воздух компрессором через штуцер 9 для подачи газа подается внутрь полого патрубка 2, например, как указано выше под давлением 7 МПа.

В кольцевом пространстве 13 кислотный раствор с пенообразователем поступает на диафрагму 6, выполненную в виде винтовой поверхности напротив отверстий 5 полого патрубка 2, благодаря чему поток кислотного раствора с пенообразователем закручивается по винтовой поверхности и равномерно распределяется по наружной поверхности полого патрубка 2. Откуда через отверстия 5 кислотный раствор с пенообразователем засасывается (увлекается) внутрь полого патрубка 2 под давлением газа (воздуха) в нем. Внутри полого патрубка 2 за отверстиями 5 образуется пенокислота.

Центраторы 7 обеспечивают концентричное расположение полого патрубка 2 относительно трубы 1 и равномерное распределение потока кислотного раствора с пенообразователем в кольцевом пространстве 13.

Наличие диафрагмы 6, выполненной в виде винтовой поверхности напротив отверстий 5 полого патрубка 2, снижает гидравлические сопротивления вследствие равномерного распределения потока кислотного раствора с пенообразователем по наружной поверхности полого патрубка 2, что гарантирует получение пены с высокой кратностью (до 5), что обеспечивает качественную пенокислотную обработку пласта в скважине. Всасывание газом кислотного раствора с пенообразователем из кольцевого пространства 13 в полый патрубок 2 исключает образование «мертвых зон», где не происходит смешивание газа (воздуха) и жидкости, причем внутри полого патрубка 2 за отверстиями 5 вследствие небольшого диаметра полого патрубка 2 (d=50 мм), поэтому происходит интенсивное перемешивание газа и жидкости, вследствие чего повышается качество приготавливаемой пены.

Через штуцер 11 для подвода стабилизатора подается любой известный стабилизатор пены, например КМЦ-600, в количестве 1,0% масс. пены. КМЦ 600 выпускается ТУ 2231-001-351937-80-96.

Благодаря косому срезу 12, высотой h, равной внутреннему диаметру d полого патрубка 2, и сориентированному в направлении потока пены обеспечивается равномерное распределение стабилизатора пены по всему поперечному сечению потока пены в полом патрубке 2, кроме того, размещение штуцера 11 для подвода стабилизатора, выполненного в виде трубки на расстоянии не менее 1 м, обеспечивает ввод стабилизатора в готовую пенокислоту, т.е. кислотный раствор с пенообразователем смешиваются с газом (воздухом) с образованием пенокислоты, что также повышает стабильность пены.

Предлагаемая конструкция имеет простую конструкцию, исключаются энергетические затраты для приготовления пены, приготавливаемая пена имеет высокую кратность (до 5), а также повышается качество получаемой пены.

Устройство для приготовления пенокислоты, содержащее емкость со штуцером подвода жидкости с пенообразователем, штуцером подвода газа, штуцером подвода стабилизатора, а также штуцером отвода пены, отличающееся тем, что емкость выполнена в виде трубы, в которую концентрично установлен полый патрубок, причем полый патрубок с одной стороны жестко соединен с трубой, а с другой стороны полый патрубок герметично размещен в трубе, при этом внутренний диаметр трубы в два раза больше наружного диаметра полого патрубка, причем в полом патрубке выполнены отверстия диаметром 1,8 мм, расположенные в шахматном порядке на расстоянии 10 мм друг от друга, а на наружной поверхности полого патрубка в интервале его отверстий по винтовой поверхности выполнена диафрагма и установлены центраторы, штуцер подвода жидкости установлен в трубу до отверстий полого патрубка, а штуцер подачи газа установлен с одного конца полого патрубка, штуцер выхода пены размещен на другом конце полого патрубка, причем штуцер для подвода стабилизатора установлен в полый патрубок со стороны штуцера отвода пены на расстоянии не менее 1 м от отверстий и выполнен в виде трубки с косым срезом, высотой, равной внутреннему диаметру полого патрубка, и сориентированным в направлении потока пены.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к устройству для ввода жидкой среды в выхлопные газы, выходящие из двигателя внутреннего сгорания. Устройство (1) для ввода жидкой среды в выхлопные газы, выходящие из двигателя внутреннего сгорания, содержит смесительную камеру (3), которая предназначена для того, чтобы через нее проходил поток выхлопных газов, и которая имеет на своем выходном конце (5) торцевую стенку (7) из теплопроводного материала, которая служит в качестве торцевой поверхности смесительной камеры (3), средство (12) ввода под давлением, предназначенное для ввода жидкой среды под давлением в виде распыленной струи в смесительную камеру (3) или в выхлопные газы, которые направляются в смесительную камеру (3), выхлопной канал (13), который расположен рядом со смесительной камерой (3), предназначен для того, чтобы по нему проходил поток выхлопных газов, и отделен от смесительной камеры (3) указанной торцевой стенкой (7).

Изобретение относится к промышленной обработке питьевой воды озонированием. Диспергатор озоно-воздушной смеси для обработки питьевой воды в барботажном контактном резервуаре включает корпус 1 тарельчатой формы, выполненный из титана, с перфорированной лазером крышкой 2, обращенной при установке в контактном резервуаре вверх в сторону горизонта свободной поверхности воды, штуцер 4 для приема озоно-воздушной смеси внутрь полости диспергатора, пристыкованный к основанию диспергатора.

Аэратор // 2559494
Изобретение относится к технике очистки сточных вод и может быть использовано при биологической очистке сточных вод в аэротенках с активным илом. В аэраторе противоположно расположенные продольные неперфорированные участки эластичного рукава частично соединены между собой с образованием двухслойной горизонтальной полосы с продольной осью симметрии, совпадающей с продольными осями симметрии продольных неперфорированных участков, и сжаты с помощью крепежных элементов между элементами продольной жесткости, с образованием по обе стороны от двухслойной горизонтальной полосы рукава двух одинаковых параллельных трубчатых перфорированных эластичных мембран с горизонтально расположенными параллельными осями.

Изобретение относится к области насыщения воды кислородом и может быть использовано в системах пневматической аэрации природных и производственных сточных вод при их биологической очистке и в системах флотации.

Изобретение относится к устройствам для перемешивания, эмульгирования, гомогенизации жидких сред и может быть использовано для проведения и интенсификации различных физико-химических, тепломассообменных процессов в системах "жидкость-жидкость" и "газ-жидкость".
Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности и, в частности, к геолого-техническим мероприятиям при капитальном ремонте скважин - очистке каналов перфорации и пористой среды призабойной зоны пласта, а также к глушению и освоению скважин после подземного и капитального ремонта с помощью газо-жидкостных смесей.

Изобретение относится к водоочистке. Способ очистки водного потока, поступающего из реакции Фишера-Тропша, включает подачу части указанного водного потока в сатуратор, подачу части указанного водного потока в дистилляционную и/или отпарную колонну и подачу водного потока, выходящего из головной части указанной дистилляционной и/или отпарной колонны, в указанный сатуратор.

Изобретение относится к области обеззараживания и консервации воды и предназначено для использования в установках для получения аэрозольно-газовой смеси, смешения образующейся аэрозольно-газовой смеси с водой с целью получения водных дезинфицирующих и консервирующих растворов.

Изобретение предназначено для распределения текучей среды. Распределительная тарелка включает полотно, которое образует первую сторону, которая адаптирована для приема в нее жидкости, и вторую сторону, и в котором сформирован ряд отверстий; переточное устройство, простирающееся через полотно, при этом первая часть расположена с первой стороны, а вторая часть расположена со второй стороны, и адаптированное для обеспечения возможности прохождения через него текучей среды; и вставку, размещенную внутри переточного устройства для образования сужения, а затем расширения канала для прохода через него текучей среды, причем вставка образует сужение и на ней сформированы одна или несколько прорезей и на переточном устройстве сформирован ряд отверстий ниже сужения и ряд отверстий выше сужения.

Изобретение относится к перемешивающей установке с вращающимся перемешивающим органом для перемешивания жидкости. Перемешивающая установка с вращающимся перемешивающим органом для перемешивания жидкости, включающим в себя установленные на ступице перемешивающего органа перемешивающие лопасти и барботирующее устройство, которое посредством перемешивающего органа подает газ, такой как воздух, для диспергирования.

Изобретение относится к смесителям текучих сред. Микрофлюидная система (1) содержит закрытый расширяющийся объем (35) для смешивания текучей среды; гибкую мембрану (40), обеспечивающую смешивание в закрытом расширяющемся объеме (35), поверхность (5), содержащую, по меньшей мере, один канал (20) для соединения по текучей среде первой стороны (10) поверхности (5) с закрытым расширяющимся объемом (35) на второй стороне (15) поверхности (5), причем канал (20) содержит первое отверстие (25) канала, по текучей среде соединяющее первую сторону (10) поверхности (5) с каналом (20), и второе отверстие (30) канала, по текучей среде соединяющее канал (20) с закрытым расширяющимся объемом (35), и расширяющийся объем (35) определяется гибкой мембраной (40), закрывающей второе отверстие (30) канала, когда в расширяющемся объеме (35) отсутствует жидкость.

Изобретение относится к устройствам для смешивания. Вибрационная установка содержит упруго установленную на основании рабочую камеру.

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Предложена сопло-насадка для жидкостей и газов (два варианта), содержащая разгонную камеру (1), выполненную в виде тора с удаленным по его длине фрагментом в первом варианте или тора геликоидного сечения с удаленным по длине его окружности фрагментом во втором варианте и соосными с ним входным (2) и выходным (3) раструбами.

Изобретения относятся к области промышленной переработки отходов, утилизация которых затруднена из-за высокой стабильности их физико-химических свойств, и могут быть использованы, в частности, при утилизации шламовых вод, шламов доменных, гальванических и других производств, при очистке бытовых сточных вод, иловых полей, золоуносов ТЭЦ, ГРЭС, террикоников и т.д., а также для разделения нейтрализованных соединений металлов по молекулярным весам.

Изобретение предназначено для применения в химической промышленности, агропромышленном комплексе, производстве строительных материалов и других отраслях промышленности.

Прицепная установка содержит раму, установленную на шасси, бункер-смеситель, подающий и разгрузочные конвейеры, систему привода рабочих органов, малый бункер для белковых добавок, плющилку или дробилку.

Изобретение относится к аэрационному устройству, предназначенному для введения газа в жидкую среду. .

Изобретение относится к области обогащения угля и других полезных ископаемых, обеспечивает равномерное смешение угля и магнетитовой суспензии перед подачей в обогатительное устройство.

Изобретение относится к смесителям и может быть использовано в пищевой и строительной промышленности. .

Изобретение относится к устройствам для синтеза жидких углеводородов из газовой смеси. .

Изобретение относится к оборудованию гидрометаллургических производств, предназначено для осуществления процесса сгущения суспензии белитового шлама, образующейся в процессе производства глинозема из нефелинового сырья, и может быть использовано также в других областях промышленности, где требуется сгущение быстросхватывающихся шламов. Аппарат включает цилиндрический корпус с коническим днищем и крышкой, перемешивающее устройство с приводом, установленным на крышке, питающий стакан, размещенный в верхней части по оси корпуса, патрубки для подачи суспензии шлама в питающий стакан и отвода сгущенного шлама и осветленной жидкой фазы. Лопасти перемешивающего устройства выполнены вогнутыми, установлены вогнутой поверхностью в направлении к валу перемешивающего устройства и размещены параллельно образующей конусного днища. Технический результат: предотвращение отложений белитового шлама на поверхности конусного днища, элементах перемешивающего устройства и внутренней поверхности питающего стакана, повышение работоспособности аппарата. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.
Наверх